Рабочий режим работы трансформатора

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

Рабочим называют режим работы трансформатора, при котором во вторичную обмотку включена нагрузка(рис. 1.6.). В режиме холостого хода основной магнитны поток в сердечнике Ф₀ создает в первичной обмотке ЭДС самоиндукции, которая уравновешивает большую часть приложенного напряжения. Так будет до тех пор, пока вторичная обмотка разомкнута. Если во вторичную обмотку включить нагрузку, то в ней появится ток I₂, возбуждающий в том же сердечнике свой магнитный поток Ф₂ знак которого, в соответствии с правилом

Рис. 1.6. Схема трансформатора с нагрузкой

Ленца, противоположен знаку магнитного потока Ф₁, создаваемому первичной обмоткой (рис. 1.6). В результате суммарный магнитный поток в сердечнике уменьшится, а это приведет к уменьшению ЭДС E₁ в первичной обмотке. Вследствие этого часть приложенного напряжения U₁ окажется неуравновешенной, что приведет к увеличению тока в первичной обмотке. Ток в первичной обмотке будет возрастать до тех пор, пока не прекратится размагничивающее действие тока нагрузки. После этого суммарный магнитный поток восстановится приблизительно до прежнего значения Ф₀.

При увеличении сопротивления вторичной обмотки уменьшаются ток 1₂ и магнитный поток Ф₂, что приводит к возрастанию суммарного магнитного потока и, следовательно, к возрастанию Е₁. В результате нарушится равновесие между приложенным напряжением U₁ и ЭДС Е₁: их разность уменьшится, а следовательно уменьшится и ток I₁ до такого значения, при котором суммарный магнитный поток вернется к прежнему значению [4, ст. 134 – 135].

Таким образом, магнитный поток в трансформаторе остается практически постоянным как в режиме холостого хода, так и режиме переменной нагрузки. Это свойство трансформатора называют способностью саморегулирования, то есть способностью автоматически регулировать значение первичного тока I₁ при изменении тока нагрузки I₂ [4, ст. 134 – 135].

Коэффициент полезного действия трансформатора

Преобразование электрической энергии в трансформаторе сопровождается потерями. Коэффициент полезного действия трансформатора (к.п.д.) – это отношение отдаваемой активной мощности к потребляемой (10) [4, ст. 136]:

; (10)

где Р₁ – мощность, потребляемая из сети,

Р₂ – мощность, отдаваемая нагрузке.

Для практического определения к.п.д. трансформатора при номинальной нагрузке, необходимо измерить мощности в первичной и вторичной обмотках. Это измерение можно значительно упростить, включив во вторичную обмотку активную нагрузку. Тогда cos φ ≈ 1 (поток рассеяния невелик), и мощность Р₂ может быть вычислена по показаниям амперметра и вольтметра, включенных во вторичную цепь. Такой метод определения к.п.д. называется методом непосредственных измерений. Он весьма прост, но имеет два существенных недостатка: малую точность и неэкономичность.

Первый из них обусловлен тем, что к.п.д. трансформаторов очень высок (до 99%): поэтому мощности Р₂ и Р₁ иногда мало отличаются по величине. В этом случае незначительные ошибки в показаниях приборов приведут к большим ошибкам в значении к.п.д. Неэкономичность этого способа связана с большим расходом электроэнергии за время испытания, так как трансформатор приходится нагружать до номинальной мощности. Поэтому метод непосредственных измерений не нашел промышленного применения, но может быть использован для трансформаторов малой мощности с небольшим к.п.д. (например, в учебной практике).

На практике к.п.д. трансформаторов определяют косвенным методом, т.е. путем раздельного определения потерь, исходя из того, что к.п.д. трансформатора может быть представлен в виде (11) [4, ст. 137]:

; (11)

где Р_ст – потери в стали (в сердечнике),

Р_м – потери в меди (в обмотках).

Потери в стали и потери в меди измеряют в опытах холостого хода и короткого замыкания, соответственно.

В опыте холостого хода, в котором на первичную обмотку подают номинальное напряжение, а вторичную обмотку оставляют разомкнутой, определяют потери в стали, т.е. потери на гистерезис и вихревые токи. Так как при номинальном напряжении на первичной обмотке магнитный поток практически постоянен, то независимо от того, нагружен трансформатор или нет, потери в стали для него являются постоянной величиной. Таким образом, можно считать, что в режиме холостого хода энергия, потребляемая трансформатором из сети, расходуется только на потери в стали, поэтому мощность этих потерь измеряют ваттметром, включенным в цепь первичной обмотки. При этом не учитываются потери на нагревание провода первичной обмотки током холостого хода. Но этот ток невелик, и потери от него также невелики. В этом опыте определяется также коэффициент трансформации k и ток холостого хода I₀₁.

Если вторичную обмотку трансформатора замкнуть накоротко, а на первичную обмотку подать такое пониженное напряжение, при котором токи в обмотках не превышают номинальных значений, то энергия, потребляемая трансформатором из сети, расходуется в основном на тепловые потери в проводах обмоток трансформатора. При короткозамкнутой вторичной обмотке к первичной подводится пониженное напряжение, поэтому магнитный поток очень мал и потери в стали, зависящие от значения магнитного потока, также малы. Этот опыт называют опытом короткого замыкания. Следовательно, ваттметр, включенный в цепь первичной обмотки трансформатора в этом опыте, покажет мощность, соответствующую потерям в меди (Р_м) [4, ст. 137].

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1421; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!